Файл: Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие..pdf

Наиболее эффективны присадки, содержащие вместе серу и

сн, —сн —о

сн3

Полирующие противоизносные присадки добавляют к транс­ миссионным и некоторым моторным маслам. Присадки этого типа взаимодействуют с металлической поверхностью более активно, чем расклинивающие. Вещества, входящие в состав указанных присадок, химически взаимодействуют с металлами и сплавами. Взаимодействие ускоряется под влиянием высоких местных тем­ ператур, возникающих в точках контакта поверхностей.

В результате этого взаимодействия химический состав, а следо­ вательно, и свойства металла на поверхности изменяются. Про­ дукты взаимодействия имеют более низкую температуру плавле­ ния, чем металл. Под действием высоких давлений и температур, в точках действительного контакта они плавятся и текут. Неров­ ности поверхностей сглаживаются; площадь действительного кон­ такта увеличивается, а удельное давление уменьшается.

Оценка противоизносных свойств смазочных масел в основном производится с помощью машин трения. На многих машинах сущ­ ность методики оценки заключается в установлении максимальной нагрузки, при которой наблюдается чрезмерный износ или заеда­ ние деталей. Чаще всего испольуюгся шариковые и роликовые ма­ шины.

В некоторых машинах определяют коэффициент трения в усло­ виях граничного трения. Результаты испытаний наносятся на тра­ фик в виде кривых (рис. 78).

264

Осебая нагрузка

Рис. 78. Кривая износа шариков на четырех­ шариковой машине трения:

А — В—участок равномерного изн оса; В —С—возникнове­ ние зади ра, связанного с разры вом масляной пленки; С—Д —сваривание ш аров.

ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА

Значение защиты металлических изделий от коррозии. Защита деталей машин и различного оборудования от коррозии является важнейшей народнохозяйственной задачей. Особенно важное зна­ чение эта проблема имеет для эксплуатации и сбережения военной техники, в том числе и технических средств службы снабжения горючим.

Металлические детали двигателей внутреннего сгорания газо­ вых и паровых турбин, а также различных агрегатов, механизмов

и оборудования подвергаются коррозионному воздействию окру­ жающей среды.

Источниками коррозии являются кислород и влага, содержа­ щиеся в воздухе, а также коррозионно-активные вещества, обра­ зующиеся в процессе превращений топлив и масел.

Атмосферной коррозии подвержены в основном наружные по­ верхности машин и оборудования. Продукты, образующиеся при сгорании топлив и окислении масел, в основном, вызывают корро­ зию внутренних поверхностей деталей двигателей внутреннего сго­ рания и других машин, агрегатов и оборудования.

Вследствие коррозии разрушаются нерабочие поверхности, а также трущиеся поверхности машин и оборудования. Коррозион­ ное разрушение деталей двигателей и других машин и агрегатов

265

при длительном хранении иногда превосходит их износ при обыч­ ной эксплуатации.

Для защиты машин, изделий и оборудования от коррозии ча­ сто используют нефтяные покрытия, в том числе и смазочные

масла.

Механизм защитного действия. Слой масла или смазки, нахо­ дящийся на поверхности металлических деталей, оказывает недо­ статочное сопротивление проникновению влаги и коррозионно-ак­ тивных паров и газов или жидкостей к смазанным поверхностям. Это приводит, в конечном счете, к возникновению и развитию кор­ розионных процессов под слоем масла. Для улучшения защитных свойств масел и смазок и уменьшения коррозии металлов широко используют разнообразные присадки, которые в зависимости от ме­ ханизма действия подразделяются на антикоррозионные присадки и ингибиторы коррозии.

Антикоррозионные присадки защищают металлы от химической коррозии прежде всего путем образования на их поверхности хемосорбционной пленки, устойчивой к воздействию коррозионно­ активных веществ, образующихся в масле в процессе его приме­ нения.

Ингибиторы коррозии предотвращают электрохимическую кор­ розию, возникающую при воздействии на металл влаги и раство­ римых в ней коррозионно-активных продуктов, попадающих на по­ верхность металла из окружающей среды через слой смазки (мас­ ла). Механизм их действия также связан прежде всего с образо­ ванием на металлах защитной пленки, надежно отделяющей ме­ талл от коррозионно-активных продуктов.

Механизм действия антикоррозионных присадок и ингибиторов коррозии не исчерпывается созданием защитной пленки. Они мо­ гут содержать компоненты, нейтрализующие коррозионно-актив­ ные продукты. Пленки предотвращают каталитическое действие металлов на окисление масла. Возможны и другие направления положительного действия рассматриваемых присадок. Однако основным является их способность создавать на поверхности ме­ таллов пленку, защищающую ее от коррозионно-активных про­ дуктов.

Процесс образования присадками пленок на металлах являет­ ся сложным и длительным. При этом на поверхности металлов про­ текают сложные физико-химические процессы, характер, скорость и глубина которых зависят прежде всего от химического состава присадок, их концентрации в масле, свойств металла и условий взаимодействия.

Электронографические исследования показали, что пленки, соз­ даваемые на металлах маслами и смазками, содержащими самые разнообразные присадки, являются многослойными и имеют кри­ сталлическую структуру. Кристаллические пленки создаются не только при повышенных температурах, например на смазываемых деталях работающих двигателей внутреннего сгорания, но и при

266

обычных температурах на деталях техники, находящейся на кон­ сервации.

Характеристика ингибиторов коррозии и защитных нефтяных покрытий. Ингибиторы коррозии, содержащие группы N 02, С = 0, 50з и другие функциональные группы с сильным отрицательным суммарным электронным эффектом, например сульфаты, нитро­ ванные масла, относятся к ингибиторам анодного действия, т. е. являются донорами электронов. При взаимодействии таких инги­ биторов с металлом электроны активных групп смещаются на сво­ бодные валентные орбиты атомов металла и на его поверхности создается положительный слой диполей.

Ингибиторы коррозии, имеющие в своем составе группы NH2, NH, ОН, M e- с положительным суммарным электронным эффек­ том, например амины и некоторые их соли с органическими кисло­ тами, сульфоамид мочевины и другие, относятся к ингибиторам катодного действия. При взаимодействии с металлами они явля­ ются акцепторами электронов металла и электронная плотность на поверхности пленки, образующейся на металле, возрастает.

Существуют еще экранирующие ингибиторы коррозии, к кото­ рым относят жирные кислоты, их мыла, окисленные нефтепродук­ ты, эфиры, кислые эфиры и т. п. Они образуют на металлах ад­ сорбционные пленки, которые легко вытесняются коррозионно ак­ тивными продуктами и не обеспечивают надежной защиты метал­ лов от коррозии.

Ингибиторы коррозии подразделяют на маслорастворимые и немаслорастворимые. Маслорастворимые ингибиторы — органиче­ ские соединения, имеющие высокомолекулярный углеводородный радикал, обеспечивающий хорошую растворимость в масле, и функ­ циональную группу, придающую им хорошие защитные свойства.

В качестве ингбиторов коррозии применяют окисленный петро­ латум (присадка МНИ-5), окисленный церезин (присадка МНИ-7), их добавляют в основном к составам, используемым для защиты от коррозии наружных поверхностей изделий.

К покрытиям, применяемым для защиты от коррозии рабочих поверхностей машин, добавляют концентрат сульфоната кальция (КХЖ), нитрованное масло, присадки Акор-1, Акор-2, БМП, ИНГА-1, ИНГА-2, КП (композиция присадок). Присадки Акор-1 и Акор-2 представляют собой кальциевую соль нитрованного масла с добавлением к первой стеарата кальция, а ко второй — сульфи­ рованного масла и синтетических жирных кислот (СЖК). БМП является беззольной маслорастворимой защитной присадкой, по­ лученной на базе мочевины и соли сульфокислоты. Присадка

Нефтяные покрытия, используемые для консервации военной техники и оборудования, должны удовлетворять следующим тре­ бованиям:

267

—надежное и длительное сохранение техники в различных ус­ ловиях хранения;

—универсальность защиты различных металлов и сплавов;

—минимальные затраты времени, материальных средств и

труда на консервацию и расконсервацию техники.

Указанным требованиям удовлетворяют пластичные и жидкие нефтяные покрытия, консервационные масла или смазки.

Для консервации наружных поверхностей металлических изде­ лий широко используют пластичные неингибированные и ингиби­ рованные покрытия. Консервационные масла используют для за­ щиты от коррозии как наружных, так и внутренних поверхностей различных машин, оборудования и вооружения. Для особо жест­ ких условий хранения целесообразно применять консервационные масла в сочетании с летучими ингибиторами коррозии и герметиза­ цией техники. Номенклатура и объем производства ингибирован­ ных нефтяных покрытий быстро растут. В настоящее время только консервационные масла выпускают следующих марок: К-17, НГДОЗА, Б, В, НГ-204, НГ-204у, НГ-207 и др.

КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА

Причины и механизм коррозии. При контакте смазочного мас­ ла с металлами в условиях повышенных (выше 50° С) температур наблюдается как химическая, так и электрохимическая коррозия.

В связи с применением на двигателях сернистых топлив решаю­ щее значение имеет электрохимическая коррозия.

Проблема коррозии металлов в маслах приобрела особое зна­ чение тогда, когда вместо вкладышей из оловянного баббита во многих двигателях стали устанавливать вкладыши из других спла­ вов, обладающих более высокой механической прочностью и лучше сопротивляющихся усталости.

Для изготовления вкладышей подшипников стали использовать­ ся медно-свинцовые (свинцовистая бронза), кадмиево-серебряные и другие сплавы. Оказалось, что эти сплавы, обладая лучшими ме­ ханическими свойствами, сильно разрушаются вследствие корро­ зии под действием масла.

Коррозионная стойкость различных сплавов, из которых изго­ тавливаются вкладыши подшипников, характеризуется данными таблицы 33.

Многочисленные исследования показывают, что коррозионно­ механическое разрушение нагруженных подшипников происходит значительно (в 10 раз) быстрее, чем ненагруженных. При этом, как правило, наиболее интенсивно разрушаются вкладыши нагружен­ ной части подшипника (нижние рамовые и верхние мотылевые), Екладыши ненагруженной части разрушаются в меньшей степени.

В процессе работы нагруженного подшипника на вкладыше об­ разуются усталостные трещины Это приводит к увеличению по­ верхности контакта масла со сплавом и ускорению процесса кор-

268

Т а б л и ц а . 33

Сравнительные данные по коррозионной стойкости различных сплавов

(Г= 163 °С, т = 30 ч)

розии. Вследствие коррозии еще в большей степени ослабляется механическая прочность сплавов и подшипник с течением времени может выйти из строя.

При эксплуатации двигателей на маслах без присадок вклады­ ши подшипников двигателей из легкокорродирующих сплавов вы­ ходят из строя при работе двигателей в течение 150—250 часов.

Коррозионность смазочных масел обусловливается наличием содержащихся в них или образующихся во время работы двига­ телей следующих веществ:

—органических кислот;

—сернистых соединений;

—минеральных кислот.

Органические кислоты в небольших количествах содержатся в свежих маслах, но основная масса их образуется при окислении масла в двигателе (агрегате). В условиях высоких температур об­ разуются как высокомолекулярные, так и низкомолекулярные ор­ ганические кислоты. Однако основная масса последних в этих условиях улетучивается. Поэтому основной причиной коррозии вкладышей подшипников двигателя является воздействие высоко­ молекулярных органических кислот.

Многие исследователи, изучая коррозионное действие высоко­ молекулярных органических кислот, установили, что они действуют на металл только в присутствии других окислителей. Проф. Черножуков Н. И. пришел к выводу, что они вызывают коррозию ме­ таллов в присутствии воды и кислорода.

Механизм процесса коррозии может быть выражен следующи­ ми уравнениями:

269